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转基因作物的抗性基因能否漂移至野生近缘杂草是转基因作物风险评估的一个重要内容。抗除草剂转基因油菜(Brassica napus,AACC,2n=4x=38)是全世界主要的转基因油料作物,虽然其在我国尚未商业化释放,但我国每年进口大量的转基因油菜籽用于食用油加工,再加上转基因油菜形成自生苗的可能性很大,因此我们应该关注转基因油菜的抗性基因向野生近缘杂草的基因漂移风险。野芥菜(wild B.juncea,AABB.2n=4x=36)是西北地区和长江流域荒地及农田普遍发生的杂草,在我国与转基因油菜亲缘关系最近。为了探究抗除草剂转基因油菜的抗性基因能否向野芥菜发生成功的基因漂移.我们对两种转基因油菜品种:抗草甘膦转基因油菜(DS-Roughrider,Roundup Ready,event RT73,抗性基因位于A-染色体组),抗草丁膦转基因油菜(Swallow,Liberty Link,event HCN28,抗性基因位于C-染色体组)向野芥菜的基因漂移进行了评估。本文在前人的研究基础上,观察了抗性回交2代子1-4代的染色体数目和组成,并分析随着自交代数的增加,这些后代染色体数目的变化规律:研究了回交2代子4代的减数分裂行为;观察了抗草丁膦转基因油菜与野芥菜回交2代子5代的抗性.表达与抗性,不表达植株的染色体数目;并测定了这些后代的适合度。主要结果如下:
1.抗草甘膦转基因油菜与野芥菜的抗性回交2代自交后代为混倍体,其染色体的稳定方向是2n=36(AABB)
供试的抗草甘膦转基因油菜和野芥菜的抗性回交2代自交子1代到子4代的植株均为混倍体。相较于回交1代的自交后代,植株的混倍体程度降低,染色体数目变化范围集中在26-36,但染色体数为36的细胞比例最高,且随自交代数的增加比例逐渐升高,表现出2n=36的稳定趋势。对正反回交2代子4代各3个单株染色体数为36的细胞采用BAC荧光原位杂交的方法分析染色体组成,结果表明,这些细胞的染色体组成均为20A+16B.其染色体组成与亲本野芥菜(AABB)相同。
2.抗草丁膦转基因油莱与野芥菜抗性回交2代自交后代为混倍体,其染色体的稳定方向是2n=37(AABB+1C)。
抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的抗性回交2代自交子1代到子4代也均为混倍体。相比较于回交1代的自交后代,植株的混倍体程度降低,染色体数量变化范围集中在26-37,但染色体数为37的细胞比例最高,且随自交代数的增加逐渐升高,表现出明显的2n-37的稳定趋势。对正反回交2代子4代各5个单株染色体数为37的细胞采用BAC荧光原位杂交的方法分析染色组成,结果表明,这些细胞的染色体组成为20A+16B+1C。
3.抗草丁膦转基因油菜与野芥菜回交2代子5代抗性.表达和抗性.不表达植株都为混倍体,其染色体的稳定方向是2n=37
通过对抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交2代子5代抗性.表达和抗性.不表达植株的染色体数目分析,发现抗性,表达和抗性-不表达植株的染色体数目没有明显差异。且染色体数目为37条的细胞比例最高。
4.减数分裂异常行为观察
通过对花粉母细胞的减数分裂观察,发现两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜的抗性回交2代子4代各植株均出现落后染色体、染色体桥、微核等异常现象。两种转基因油菜与野芥菜的正反回交2代子4代异常行为的细胞比率没有明显差异。抗草甘膦转基因油菜与野芥菜正反回交2代子4代植株的减数分裂指数介于96.22-98.37之间,表现出一定的遗传稳定性;抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的正反回交2代子4代植株的减数分裂指数介于89.67-99.69之间,也表现出遗传稳定性。
5.回交2代子1-4代的适合度分析
抗草甘膦转基因油菜与野芥菜的回交2代子1代-子3代的株高都显著低于野芥菜:抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交2代子1代-子4代的株高显著低于野芥菜:抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交2代子1代的茎粗和地上部分生物量显著低于野芥菜:但回交2代子代其他适合度成分均与野芥菜无显著差异。说明随着回交以及自交次数的增加,两种转基因油菜与野芥菜的回交2代自交子代的适合度与野芥菜相似。这一结果与染色体行为的研究结果一致。
1.抗草甘膦转基因油菜与野芥菜的抗性回交2代自交后代为混倍体,其染色体的稳定方向是2n=36(AABB)
供试的抗草甘膦转基因油菜和野芥菜的抗性回交2代自交子1代到子4代的植株均为混倍体。相较于回交1代的自交后代,植株的混倍体程度降低,染色体数目变化范围集中在26-36,但染色体数为36的细胞比例最高,且随自交代数的增加比例逐渐升高,表现出2n=36的稳定趋势。对正反回交2代子4代各3个单株染色体数为36的细胞采用BAC荧光原位杂交的方法分析染色体组成,结果表明,这些细胞的染色体组成均为20A+16B.其染色体组成与亲本野芥菜(AABB)相同。
2.抗草丁膦转基因油莱与野芥菜抗性回交2代自交后代为混倍体,其染色体的稳定方向是2n=37(AABB+1C)。
抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的抗性回交2代自交子1代到子4代也均为混倍体。相比较于回交1代的自交后代,植株的混倍体程度降低,染色体数量变化范围集中在26-37,但染色体数为37的细胞比例最高,且随自交代数的增加逐渐升高,表现出明显的2n-37的稳定趋势。对正反回交2代子4代各5个单株染色体数为37的细胞采用BAC荧光原位杂交的方法分析染色组成,结果表明,这些细胞的染色体组成为20A+16B+1C。
3.抗草丁膦转基因油菜与野芥菜回交2代子5代抗性.表达和抗性.不表达植株都为混倍体,其染色体的稳定方向是2n=37
通过对抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交2代子5代抗性.表达和抗性.不表达植株的染色体数目分析,发现抗性,表达和抗性-不表达植株的染色体数目没有明显差异。且染色体数目为37条的细胞比例最高。
4.减数分裂异常行为观察
通过对花粉母细胞的减数分裂观察,发现两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜的抗性回交2代子4代各植株均出现落后染色体、染色体桥、微核等异常现象。两种转基因油菜与野芥菜的正反回交2代子4代异常行为的细胞比率没有明显差异。抗草甘膦转基因油菜与野芥菜正反回交2代子4代植株的减数分裂指数介于96.22-98.37之间,表现出一定的遗传稳定性;抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的正反回交2代子4代植株的减数分裂指数介于89.67-99.69之间,也表现出遗传稳定性。
5.回交2代子1-4代的适合度分析
抗草甘膦转基因油菜与野芥菜的回交2代子1代-子3代的株高都显著低于野芥菜:抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交2代子1代-子4代的株高显著低于野芥菜:抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交2代子1代的茎粗和地上部分生物量显著低于野芥菜:但回交2代子代其他适合度成分均与野芥菜无显著差异。说明随着回交以及自交次数的增加,两种转基因油菜与野芥菜的回交2代自交子代的适合度与野芥菜相似。这一结果与染色体行为的研究结果一致。